바카라 양방의 최대 100 배까지 전류를 운반 할 수있는 탄소 나노 튜브 바카라 양방 복합 재료

바카라 커뮤니티 [Nakabachi Ryoji 회장] (이하 "AIST")Nanotube 응용 연구 센터[연구 센터 디렉터 IIJIMA SUMIO] HATAKE KENJI 최고 연구원, CNT 애플리케이션 개발 팀 Yamada Kenro, 일본의 기술 연구 협회, 단일 계층 CNT Fusion New Materials Research and Development (의장 Furukawa Naozumi) (이하 "TAS"로 언급)단일 벽 탄소 나노 튜브 (단일 벽 CNT)바카라 양방, 우리는 바카라 양방와 동일한 전기 전도도를 갖는 복합 재료를 개발했으며 바카라 양방의 최대 100 배까지 전류를 운반 할 수 있습니다

사회에서 널리 사용되는 전자 장치의 전력은 바카라 양방 또는 금과 같은 배선을 통해 공급됩니다 배선을 통과 할 수있는 전류는 배선의 재료 및 두께에 의해 결정되지만 장치가 더욱 작아지면 기존 재료로 구성된 배선으로 통과 할 수있는 전류의 양은 한계에 접근하고 있습니다

이번에는 바카라 양방 이온의 유기 및 수성 용액이 사용되었습니다electroplating법에 따르면슈퍼 성장 방법와 합성 된 단일 층 CNT를 결합하여 배선을위한 CNT 바카라 양방 복합 재료를 제조 하였다 이 복합 재료는 가벼우 며 전례가없는 높은 전기 전도도와 전류 용량이 큰 전류를 가지고 있습니다 또한 고온에서도 우수한 전기 전도성을 유지합니다 이 속성으로 인해 미래의 소형화 및 장치의 성능을 수용 할 수있는 배선 자재가 될 것으로 예상됩니다

이 연구 개발은 새로운 에너지 및 산업 기술 개발 기관 (NEDO)의 "저탄소 사회를 실현하기위한 혁신적인 탄소 나노 튜브 복합 재료 개발 프로젝트"(2010-2014, 프로젝트 리더 인 Yumura Morio, AIST)에서 수행되었습니다

이 연구에 대한 자세한 내용은 British Academic Journal "자연 커뮤니케이션"2013 년 7 월 23 일 오후 6시 (일본 시간)에 게시됩니다

이번에 개발 된 CNT 바카라 양방 복합재 재료

전자 장치는 항상 소형화의 경로에 있었으며, 소형화가 기능성과 편리성의 편의성으로 인해 사회의 모든 측면에서 사용됩니다

트랜지스터 및 메모리 장치의 소형화에 대한 연구가 진행되는 동안이 장치에 전원을 공급하는 배선에는 큰 진전이 없었습니다 장치의 소형화로 전류 밀도가 증가했으며 현재 기존 배선 재료의 한계에 접근하고 있습니다 International Semiconductor Technology Roadmap에 따르면 2015 년 장치 내의 현재 밀도는 바카라 양방와 금의 주요 사용이었습니다break한도를 초과한다고합니다 반면에, 탄소 기반 재료는 비싸다현재 용량가 있지만 전류 밀도가 증가 할 수 있지만 배선 재료의 전기 전도도는 불충분하며 새로운 배선 재료의 개발은 긴급한 문제입니다

AIST는 TASC에 참여했으며 NEDO의 "혁신적인 탄소 나노 튜브 복합 개발 프로젝트보다 저탄소 사회를 실현하기위한 다른 단일 계층 CNT보다 더 큰 표면적을 갖는 슈퍼 성장 방법을 사용하여 고유 한 층 CNT 합성을 활용하는 응용 프로그램을 개발했습니다 (2010-2014) 특히, 단일 계층 CNT의 기존 재료 및 실제 용도의 통합을 촉진하는 TASC와의 공동으로, 전도성 고무와 같은 복합 재료를 개발했습니다

이번에는 CNT, 전류 용량이 높은 탄소 기반 재료 유형 인 CNT와 전기 전도도가 높고 배선 재료로 널리 사용되는 바카라 양방를 사용하여 두 가지 장점을 모두 사용하는 복합 재료를 개발했습니다

이번에는 바카라 양방를 전기 도금하여 단일 층 CNT 및 바카라 양방 복합 재료를 생산했습니다 복합재를 형성하려면 CNT 구조 내에 바카라 양방를 고르게 고르게 형성하는 것이 중요합니다 그러나, CNT는 소수성이며, 전기 도금을 바카라 양방 이온의 수용액 만 사용하여 수행 되더라도 바카라 양방는 CNT 구조로 완전히 채워지지 않습니다 또한, 유기농 용액을 사용한 전기 도금조차도 평소 50-100 ma/cm²의 큰 전류 밀도로 도금 될 때, 바카라 양방 입자는 먼저 CNT 구조의 표면에 형성되었고, 수성 용액을 사용한 전기 도금과 마찬가지로, CNT 구조의 내부는 바카라 양방로 채울 수 없었다 이번에는 유기 바카라 양방 이온 용액 및 수용액을 사용하여 순차적으로 전기 도금함으로써 복합 재료를 생성 할 수있다

슈퍼 성장 방법에 의해 제조 된 단일 층 CNT는 기판에 수직으로 방향이기 때문에, 단일 층 CNT는 먼저 기판에 묶여 수평 배향 플레이트 형 CNT 구조를 생성 하였다 이어서, 용액은 바카라 양방 이온의 유기 용액에 침투하여 CNT 구조에 침투하고, 바카라 양방 이온의 유기 용액에서 1-5 ma/cm²의 낮은 밀도에서 천천히 전기 도금되었고, 성장의 핵심 인 바카라 양방 관련 입자는 CNT 구조 내부에 골고루 형성되었다 형성된 바카라 양방 관련 입자는 바카라 양방 및 바카라 양방 산화 바카라 양방이기 때문에, 수소 대기 하에서 세척하고 가열되어 수소로 바카라 양방를 감소시켜 바카라 양방로 바꾸고 바카라 양방 관련 입자를 바카라 양방 입자로 변환 하였다 그 후, 전기 도금을 바카라 양방 이온의 수용액에서 수행하고, 바카라 양방는 CNT 구조의 내부로 채워질 수 있었다 도금 후, 수소 대기 하에서 세척하고 다시 가열되었다 이러한 방식으로, CNT에 친숙한 유기 용액을 사용하여 천천히 전기 플라이팅함으로써 바카라 양방 입자를 CNT 구조 내부에 형성 한 다음 바카라 양방에 친숙한 수용액으로 전기 플라이팅하여 바카라 양방 및 CNT가 균일하게 구성되는 CNT 바카라 양방 복합 재료를 생성한다 (도 1)

그림 1 CNT 바카라 양방 복합재 제조 방법의 개략도 수직 정렬 단일 층 CNT는 수평으로 방향을 지정하고, 바카라 양방 입자는 또한 유기 용액을 사용하여 CNT 구조 내부에 형성되며, 수용액은 바카라 양방 및 CNT가 균일하게 결합되는 재료를 준비하는 데 사용됩니다

비교를 위해, 바카라 양방 및 금을 사용한 동일한 모양 및 크기의 샘플을 제조하고, 전류 밀도로 인한 저항의 변화를 조사 하였다 바카라 양방와 금은 전류 밀도 10x10⁶A/CM²그러나 CNT 바카라 양방 복합 재료는 690x10⁶A/CM²가 될 때까지 깨지지 않았습니다 (그림 2) 전류 용량은 저항력이 일정 인 영역의 최대 전류 밀도입니다 CNT 바카라 양방 복합재는 현재 용량이 600 x10입니다⁶A/CM², 그러나 바카라 양방와 금의 현재 용량은 각각 61x10입니다⁶A/CM², 63 x10⁶A/CM²입니다 다시 말해, 이번에 개발 된 CNT 바카라 양방 복합재 재료는 바카라 양방 및 금과 같은 기존 배선 재료의 현재 용량을 약 100 배인 것으로 밝혀졌다

그림 2 : 전류 밀도가 변경 될 때 CNT 바카라 양방 복합재, 바카라 양방 및 금의 저항 변화 전류 밀도를 높이면 궁극적으로 배선 모양이 변형되어 저항력이 증가하고 파손됩니다 CNT 바카라 양방 복합재는 바카라 양방 또는 금의 최대 100 배까지의 전류 밀도를 견딜 수 있습니다

바카라 양방 및 CNT 바카라 양방 복합재의 경우, 온도 변화로 인한 전기 전도도의 변화가 측정되었다 CNT 바카라 양방 복합재의 전기 전도도는 실온에서 47x10⁵S/CM 이것은 58x10 바카라 양방입니다⁵s/cm과 비교할 수 있습니다 온도 증가로 인한 CNT 바카라 양방 복합재의 전기 전도도는 바카라 양방의 전기 전도도보다 작았으며, 80 ° C에서 바카라 양방의 전기 전도도를 초과하고 227 ° C에서 바카라 양방의 두 배를 초과했습니다 (그림 3)

그림 3 CNT 바카라 양방 복합재 및 바카라 양방의 온도로 인한 전기 전도도 변화의 비교 CNT 바카라 양방 복합재는 바카라 양방보다 높은 온도에서도 전기 전도도를 유지합니다

일반적으로 전기 전도성 및 전류 용량은 금속과 같은 많은 자유 전자가있는 물질이 높으며 원자 사이의 약한 결합은 강하고 탄소 기반 재료와 같은 재료에서는 전기 전도성이 매우 높습니다확산13679_13890³이것은 바카라 양방입니다 (89 g/cm³), 금 (19 g/cm³)보다 작으며 장치 등에 적용 할 때 가벼워 질 수 있습니다

그림 4 CNT 바카라 양방 복합재 및 기존 재료의 전기 전도도 및 전류 용량 비교 CNT 바카라 양방 복합재는 우수한 전기 전도도와 전류 용량을 가지며 이전 재료에서는 발견되지 않은 기능이 있습니다

CNT 바카라 양방 복합재를위한 대규모 지역 제조 공정을 개발하고 배선 모양을 만드는 것 외에도, 2013 년 10 월 31 일부터 11 월 1 일까지 AIST Tsukuba Center에서 개최 될 AIST Open Lab의 실제 전시회를 통해 실제 응용 프로그램에 관심이있는 회사와 협력하여 새로운 용도를 개발하여 새로운 응용 프로그램을 개발할 것입니다

◆ 단일 벽 탄소 나노 튜브 (단일 벽 CNT)

탄소 나노 튜브는 탄소 원자로만 구성된 1 차원 나노 물질이며, 직경은 04 ~ 50 nm이고 길이는 약 1 내지 수십 수십 µm입니다 흑연 층이 롤링되고 함께 연결되고 하나의 층 만 단일 벽 탄소 나노 튜브라고 불리는 구조와 다중 층은 다중 벽 탄소 나노 튜브라고합니다[참조로 돌아 가기]

◆ electroplating

금속 이온을 함유 한 용액에 코팅을 적용하는 대상을 침지시킨 다음, 용액에서 대상에 전기를 전도하여 표면을 금속으로 코팅하는 방법[참조로 돌아 가기]

◆ 슈퍼 성장 방법

단일 계층 CNT의 합성 방법 인 화학적 증기 증착 (CVD)을 사용하여 매우 적은 양의 물을 추가함으로써 촉매의 활동 시간과 활성을 크게 향상시키는 방법 기존 제품에 비해 길이의 500 배 (10mm)에 도달하는 고효율 성장, 고순도의 2,000 배 (9998%)에 이르는 고효율 성장으로 단일 층 CNT를 합성 할 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ Breaking

전류 흐름으로 인해 열 발생 또는 원자 이동 (확산)으로 인해 배선이 파손됩니다[참조로 돌아 가기]

◆ 현재 용량

전기 회로를 통과 할 수있는 최대 전류 회로의 단면적 및 재료에 따라 다르지만, 여기서는 배선 재료를 깨지 않고 최대 값으로 흐를 수있는 단위 영역 당 전류 값 (현재 밀도)으로 표현됩니다[참조로 돌아 가기]

◆ 확산

많은 양의 전류를 재료로 전달하려면 해당 전기장 (전압)을 재료에 적용해야하지만, 현재 재료 내의 원자는 또한 전기장에 의해 영향을 받고 이동하여 재료의 형태의 변화를 유발합니다 재료 내 에서이 원자의 움직임을 확산이라고합니다[참조로 돌아 가기]